流体力学习题.docx
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流体力学习题.docx
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流体力学习题
习题
1.根据牛顿内摩擦定律,求动力粘度的量纲?
写出运动粘度与动力粘度的关系式,并推导运动粘度的量纲?
2.20℃时水的动力粘度=1.008×10—3Pas,密度=1000kg/m3,求在该温度下水的运动粘度,20℃时机械油的运动粘度=20cst,密度=900kg/m3,求在该温度下机械油的运动粘度。
(1.008×10—6m2/s,18×10—3Pas)
3.图示液压缸直径D=12cm,活塞直径d=11.96cm,活塞长L=14cm,间隙中充以=0.065Pas的油液,若施于活塞上的力F=8.44N,是求活塞的移动速度V=?
(0.494m/s)
题3题4
4.图示压力表校正器内充满油液,其体积压缩系数=5×10—10m2/N,由拧入油缸内密封良好的活塞来造成所需的压力。
已知活塞直径d=10mm,丝杠螺距t=2mm,当压力为1×105Pa时校正器内油液体积为200cm3,问要使校正器的校正压力达到200×105Pa时,手轮需转多少圈?
(12.7)
5.有一上端封闭、下端开口且插入油中的玻璃管,如图所示。
若抽去管中部分空气,使管中油面上升到高于管外油面h=1m处。
设油的密度=900kg/m3,管外大气压力pa=101325Pa,试求管中油面上B点的压力。
(92496Pa)
6.如图所示,已知容器A中的液体的密度A=900kg/m3,容器B中液体的密度B=1200kg/m3,ZA=200mm,ZB=180mm,h=60mm,U形计中测压介质为水银,试求A、B之间的压差。
(8350Pa)
题5题6
题7
7.图示各盛水圆筒,作用于活塞上的力F均为3000N。
若:
d=1m,h=1m,=1000kg/m3,试求圆筒底部所受的压力及总压力。
(13632Pa,10701N;25097Pa,19701N;13632Pa,10701N)
8.图示测压装置,A中为水,B中为空气,测压装置中为汞。
已知容器A中水面上的表压力PA=0.25×105Pa,h=500mm,h1=200mm,h2=250mm,求p容器B中的压力PB。
题8
9.图示管道中液体流速高达一定值后,能否将槽中液体吸入管道?
若细管处的断面面积A1=3.2cm2,出口处管道断面面积A2=12.8cm2,h=1m,不计液体流动时的能量损失,试求开始能够抽吸液体时的管中流量?
(87.78l/min)
题9题10
10.图示变截面管道,已知细管中的流态为层流,试证明粗管中的流态也一定是层流。
12.液压油在内径为20mm的圆管中流动,设临界雷诺数为2000,油的运动粘度为3×10—5m2/s,试求当流量大于每分钟多少升时,油的流动成为紊流?
(56.5l/min)
13.粘度为40×10—5m2/s的油液通过水平管道,油液密度=900kg/m3,若管道内径为10mm,管长为5m,进口压力为40×105Pa,问当流速为3m/s时出口压力为多少?
(38×105Pa)
14.如图所示,液压泵从油箱吸油,吸油管直径d=6cm,流量Q=150l/min,液压泵入口处的真空度为0.2×105Pa,油液的运动粘度=30×10—5m2/s,=900kg/m3,弯头处的局部阻力系数弯=0.2,管道入口处的局部阻力系数入=0.5,沿程损失忽略不计,试求吸油高度。
(2.16m)
题14
15.某液压泵输出油压p=200×105Pa,液压泵转速n=1450r/min,排量q=100cm3/r,已知该泵容积效率V=0.95,总效率=0.9,试求:
1)该泵输出的液压功率(54.9kW)
2)驱动该泵的电机功率(51kW)
16.某液压泵的额定压力为200×105Pa,额定流量Q=201/min,泵的容积效率V=0.95,试计算该泵的理论流量和泄漏量的大小。
(21.05l/min,1.05l/min)
17.已知齿轮泵的齿轮模数m=3,齿数Z=15,齿宽b=25mm,转速n=1450r/min,在额定压力下输出流量Q=25l/min,求该泵的容积效率V。
(0.77)
18.已知双作用定量叶片泵的结构参数为:
定子长半径R=32.5mm,短半径r=28.5mm,叶片厚度s=2.25mm,叶片宽度b=30mm,叶片数Z=12,叶片倾角=13,考虑叶片厚度的影响,求转速n=960r/min时的理论流量。
(30.2l/min)
19.一变量叶片泵的转子半径r=41.5mm,定子半径R=44.5mm,叶片宽度b=30mm,叶片厚度s=1.8mm,转子与定子之间的最小间隙=0.5mm,试求:
1)排量q=16cm3/r时,其偏心量是多少?
(0.95mm)
2)此泵最大可能的排量是多少?
(41.94cm3/r)
20.如图示,某组合机床动力滑台采用双联叶片泵YB-40/6,快速进给时两泵同时供油,工作压力为10×105Pa;工作进给时,大流量泵卸荷,其卸荷压力为3×105Pa;此时系统由小流量泵供油,其供油压力为45×105Pa,若泵的总效率为=0.8,求该双联泵所需电机功率为多少?
(0.96kW)
题20题21
21.如图所示差动联接液压缸。
已知进油流量Q=30l/min,进油压力p=40×105Pa,要求活塞往复运动速度相等,且速度均为v=6m/min,试计算此液压缸筒内径D和活塞杆直径d,并求输出推力F。
(113mm,80mm,20×103N)
22.有一单杆液压缸,已知缸筒内径D=125mm,活塞杆直径d=90mm,进油流量Q=40l/min,进油压力p1=25×105Pa,回油压力p2=0,试求:
1)当压力油从无杆腔进入且有杆腔的油直接回油箱时,活塞的运动速度v1,输出推力F1;2)当压力油从有杆腔进入且无杆腔的油直接回油箱时,活塞的运动速度v2,输出推力F2;3)当差动连接时,活塞的运动速度v3和输出推力F3。
(3.26m/min,30664N;6.78m/min,14768N;6.29m/min,15896N)
23.如图示,两液压缸尺寸相同,已知缸筒直径D=100mm,活塞杆直径d=70mm,现两缸串联联接,设进油流量Q=25l/min,进油压力p=50×105Pa,两缸上负载F相同,试求两活塞运动速度v1、v2及负载F。
(3.19m/min,1.62m/min,25990N)
题23
24.图示增压缸,已知活塞直径D=60mm,活塞杆直径d=20mm,输入压力p1=50×105Pa,求输出压力p1。
(450×105Pa)
25.如图示。
图a)中小液压缸(面积A1)回油腔的油液进入大液压缸(面积(A3)。
而图b)中,两活塞用机械刚性联接,油路联接和图a)相似。
当供油量Q、供油压力p均相同时,试分别计算图a)和图b)中大活塞杆上的推力和运动速度。
(
)
题25
26.图示系统,各溢流阀单独使用时的调整压力分别为:
py1=40×105Pa,py2=30×105Pa,py3=20×105Pa,问当系统的外负载趋于无穷大时,油泵的出口压力为多少?
(90×105Pa)
题26
27.图示系统,已知各溢流阀使用时的调整压力分别为:
py1=70×105Pa,py2=50×105Pa,py3=30×105Pa,py4=10×105Pa,问当系统的外负载趋于无穷大时,在电磁铁1DT通电或断电的情况下,油泵的出口压力各为多少?
(50×105Pa,120×105Pa)
题27
28.如图示,液压缸A和B并联,若液压缸A先动作,且速度可调。
当A缸活塞运动到终点后,B缸活塞才动作。
试问图示回路能否实现要求的顺序动作,为什么?
.
题28题29
29.图示油压机回路中,滑块和活塞的总重G=2.5×104N,活塞直径D=200mm,活塞杆直径d=50mm,顺序阀的调整压力p0=30×105Pa,试问在图示位置时,滑块会不会因自重而下滑?
滑块空程向下运动时,压力表的读数为多少(不计摩擦损失)?
(20.2×105Pa)
30.如图示,两个减压阀串联,已知减压阀的调整值分别为:
PJ1=35×105Pa,PJ2=20×105Pa,溢流阀的调整值Py=45×105Pa,活塞运动时,负载力F=1200N,活塞面积A=15cm2,减压阀全开时的局部损失及管路损失不计。
试确定:
1)活塞在运动时和达到终端位置时,A、B、C各点的压力为多少?
(运动时:
PA=PB=PC=
=8×105Pa,终点:
PC=20×105Pa,PB=45×105Pa,PA=35×105Pa)
2)若负载力增加到F=4200N,所有阀的调整值仍为原来数值,这时A、B、C各点的压力为多少?
(PJ2<
=28×105Pa推不动活塞,PC=20×105Pa,PB=45×105PaPA=35×105Pa)
31.图示液压系统,液压缸的有效面积A1=A2=100cm2,缸Ⅰ负载F=35000N,缸Ⅱ运动时负载为零。
不计摩擦阻力、惯性力和管路损失。
溢流阀、顺序阀和减压阀的调整压力分别为40×105Pa、30×105Pa和20×105Pa。
求在下列三种工况下A、B、C三点的压力。
1)液压泵启动后,两换向阀处于中位;(40×105Pa,40×105Pa,20×105Pa)
2)1DT通电,液压缸Ⅰ活塞运动时及活塞运动到终端后;题31
(缸运动时:
PA=PB=3MPa,
PC=2MPa;终点时:
PA=PB=4MPa,PC=2MPa)
3)1DT通电,2DT通电,液压缸Ⅰ活塞运动时及活塞碰到固定挡块时。
(运动时:
PA=PB=PC=0碰挡块时:
PA=PB=4MPa,PC=2MPa)
32.如图示,两个减压阀并联,已知减压阀的调整压力分别为:
PJ1=20×105Pa,PJ2=35×105Pa,溢流阀的调整压力Py=45×105Pa,活塞运动时,负载力F=1200N,活塞面积A=15cm2,减压阀全开时的局部损失及管路损失不计。
试确定:
1)活塞在运动时和达到终点端位置时,A、B、C各点的压力为多少?
(运动时:
PA=PB=PC=PL=
=8×105Pa;终点时:
PA=PC=35×105Pa,PB=45×105Pa)
2)若负载力增加到F=4200N,所有阀的调整值仍为原来数值,这时A、B、C各点的压力为多少?
(运动时:
PA=PB=PC=28×105Pa;终点时:
PA=PC=35×105Pa,PB=45×105Pa)
32题
33.图示回路中,已知液压缸内径D=100mm,活塞杆直径d=70mm,负载F=25000N。
试求:
1)为使节流阀前、后压差为3×105Pa,溢流阀的调整压力应为多少?
2)溢流阀调定后,若负载降为15000N时,节流阀前、后压差为多少?
3)当节流阀的最小稳定流量为50cm3/min时,该回路的最低
稳定速度为多少?
4)当负载F突然降为0时,液压缸有杆腔压力为多少?
5)若把节流阀装在进油路上,液压缸为有杆腔接油箱,当节流阀的最小稳定流量仍为50cm3/min题33
时,回路的最低稳定速度为多少?
(33.3×105Pa,27.8×105Pa,1.25cm/min,65.3×105Pa,0.64cm/min)
34.图示旁路节流调速回路,已知液压缸无杆腔面积A1=100cm2,有杆腔面积A2=50cm2,溢流阀调整压力py=30×105Pa,泵输出流量Qp=10l/min,通过节流阀流量
,其中C=0.67,=0.01cm2,=900kg/m3,不计管路损失,试求:
1)负载F=2500N时,液压缸活塞运动速度、泵的工作压力及回路效率各为多少?
2)负载F=9000N时,液压缸活塞运动速度、泵的工作压力及回路效率各为多少?
(90.5cm/min,2.5×105Pa,0.9;82.1cm/min,9×10Pa,0.82)
题34题35
35.图示进油路节流调速回路,已知液压缸有效面积A1=2A2=50cm2,泵的输出流量Qp=10l/min,溢流阀调整压力py=24×105Pa,通过节流阀流量
,其中C=0.62,=0.02cm2,=900kg/m3,不计管路损失,试分别计算F=10000N,5500N,0,三种负载情况时,液压缸的运动速度和速度刚度。
(0.74cm/s,5405Ns/cm;1.33cm/s,9744Ns/cm;1.81cm/s,13260Ns/cm)
36.图示液压系统,液压泵流量Qp=25l/min,负载F=40000N,溢流阀调整压力py=54×105Pa,液压缸两腔有效面积分别为A1=80cm2,A2=40cm2,液压缸工进速度v=18cm/min,不计管路损失和液压缸摩擦损失,试求:
1)工进时液压系统效率;
2)负载F=0时,活塞运动速度和回
油腔压力。
(0.053;66cm/min,108×105P)
题36
37.由定量泵和变量液压马达组成的容积调速回路,已知泵的排量为50cm3/r,泵的转速为1000r/min,液压马达排量的变化范围为1.25~50cm3/r,安全阀的调定压力py=100×105Pa。
设泵和马达的容积效率和机械效率都是100%。
试求:
1)马达的最高、最低转速;
2)在最高和最低转速下,马达能输出的最大扭矩;
3)马达在最高和最低转速下能输出的最大功率。
(4000r/min,1000r/min,19.9Nm,79.6Nm,8.33kW)
38.图示变量泵——定量马达系统,已知液压马达的排量qm=120cm3/r,油泵排量为qp=10~50cm3/r,转速n=1200r/min,安全阀的调定压力py=100×105Pa。
设泵和马达的容积效率和机械效率均为100%,试求:
马达的最大输出转矩Mmax和最大输出功率Nmax及调速范围。
(191Nm,10kW,100~500r/min)
题38
39.图示油压机系统,其工作循环为快速下降→压制→快速退回→原位停止。
已知:
1)液压缸无杆腔面积A1=100cm2,有杆腔有效工作面积A2=50cm2,移动部件自重G=5000N;2)快速下降时的外负载F=10000N,速度v1=6m/min;3)压制时的外负载F=50000N,速度v2=0.2m/min;4)快速回程时的外负载F=10000N,速度v3=12m/min。
管路压力损失、泄漏损失、液压缸的密封摩擦力以及惯性力等均忽略不计。
试求:
1)液压泵1和2的最大工作压力及流量。
2)阀3、4、6各起什么作用?
它们的调整压力各为多少?
(50×105Pa,30×105Pa,2l/min,58l/min;50×105Pa,30×105Pa,10×105Pa)
题39
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